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詳解JAVA面向?qū)ο蟮脑O(shè)計模式 (七)、裝飾模式

 路人甲Java 2021-07-11

裝飾模式 Decorator


裝飾模式比較簡單,我就不單獨寫實現(xiàn)例子了。參考設(shè)計圖去實現(xiàn)不是什么問題。建議可以寫一寫找找感覺。

在現(xiàn)實生活中,常常需要對現(xiàn)有產(chǎn)品增加新的功能或美化其外觀,如房子裝修、相片加相框等。在軟件開發(fā)過程中,有時想用一些現(xiàn)存的組件。這些組件可能只是完成了一些核心功能。但在不改變其結(jié)構(gòu)的情況下,可以動態(tài)地擴(kuò)展其功能。所有這些都可以釆用裝飾模式來實現(xiàn)。

裝飾模式的定義與特點

裝飾(Decorator)模式的定義:指在不改變現(xiàn)有對象結(jié)構(gòu)的情況下,動態(tài)地給該對象增加一些職責(zé)(即增加其額外功能)的模式,它屬于對象結(jié)構(gòu)型模式。

裝飾(Decorator)模式的主要優(yōu)點有:

  • 采用裝飾模式擴(kuò)展對象的功能比采用繼承方式更加靈活。

  • 可以設(shè)計出多個不同的具體裝飾類,創(chuàng)造出多個不同行為的組合。

其主要缺點是:裝飾模式增加了許多子類,如果過度使用會使程序變得很復(fù)雜。

裝飾模式的結(jié)構(gòu)與實現(xiàn)

通常情況下,擴(kuò)展一個類的功能會使用繼承方式來實現(xiàn)。但繼承具有靜態(tài)特征,耦合度高,并且隨著擴(kuò)展功能的增多,子類會很膨脹。如果使用組合關(guān)系來創(chuàng)建一個包裝對象(即裝飾對象)來包裹真實對象,并在保持真實對象的類結(jié)構(gòu)不變的前提下,為其提供額外的功能,這就是裝飾模式的目標(biāo)。下面來分析其基本結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)方法。

1. 模式的結(jié)構(gòu)

裝飾模式主要包含以下角色。

  1. 抽象構(gòu)件(Component)角色:定義一個抽象接口以規(guī)范準(zhǔn)備接收附加責(zé)任的對象。

  2. 具體構(gòu)件(Concrete Component)角色:實現(xiàn)抽象構(gòu)件,通過裝飾角色為其添加一些職責(zé)。

  3. 抽象裝飾(Decorator)角色:繼承抽象構(gòu)件,并包含具體構(gòu)件的實例,可以通過其子類擴(kuò)展具體構(gòu)件的功能。

  4. 具體裝飾(ConcreteDecorator)角色:實現(xiàn)抽象裝飾的相關(guān)方法,并給具體構(gòu)件對象添加附加的責(zé)任。

裝飾模式的結(jié)構(gòu)圖如圖 1 所示。

2. 模式的實現(xiàn)

裝飾模式的實現(xiàn)代碼如下:

package decorator;
public class DecoratorPattern
{
    public static void main(String[] args)
    {
        Component p=new ConcreteComponent();
        p.operation();
        System.out.println("---------------------------------");
        Component d=new ConcreteDecorator(p);
        d.operation();
    }
}
//抽象構(gòu)件角色
interface  Component
{
    public void operation();
}
//具體構(gòu)件角色
class ConcreteComponent implements Component
{
    public ConcreteComponent()
    {
        System.out.println("創(chuàng)建具體構(gòu)件角色");       
    }   
    public void operation()
    {
        System.out.println("調(diào)用具體構(gòu)件角色的方法operation()");           
    }
}
//抽象裝飾角色
class Decorator implements Component
{
    private Component component;   
    public Decorator(Component component)
    {
        this.component=component;
    }   
    public void operation()
    {
        component.operation();
    }
}
//具體裝飾角色
class ConcreteDecorator extends Decorator
{
    public ConcreteDecorator(Component component)
    {
        super(component);
    }   
    public void operation()
    {
        super.operation();
        addedFunction();
    }
    public void addedFunction()
    {
        System.out.println("為具體構(gòu)件角色增加額外的功能addedFunction()");           
    }
}

程序運行結(jié)果如下:

創(chuàng)建具體構(gòu)件角色
調(diào)用具體構(gòu)件角色的方法operation()
---------------------------------
調(diào)用具體構(gòu)件角色的方法operation()
為具體構(gòu)件角色增加額外的功能addedFunction()

裝飾模式的結(jié)構(gòu)圖

裝飾模式的應(yīng)用場景

前面講解了關(guān)于裝飾模式的結(jié)構(gòu)與特點,下面介紹其適用的應(yīng)用場景,裝飾模式通常在以下幾種情況使用。

  • 當(dāng)需要給一個現(xiàn)有類添加附加職責(zé),而又不能采用生成子類的方法進(jìn)行擴(kuò)充時。例如,該類被隱藏或者該類是終極類或者采用繼承方式會產(chǎn)生大量的子類。

  • 當(dāng)需要通過對現(xiàn)有的一組基本功能進(jìn)行排列組合而產(chǎn)生非常多的功能時,采用繼承關(guān)系很難實現(xiàn),而采用裝飾模式卻很好實現(xiàn)。

  • 當(dāng)對象的功能要求可以動態(tài)地添加,也可以再動態(tài)地撤銷時。

裝飾模式在 Java 語言中的最著名的應(yīng)用莫過于 Java I/O 標(biāo)準(zhǔn)庫的設(shè)計了。例如,InputStream 的子類 FilterInputStream,OutputStream 的子類 FilterOutputStream,Reader 的子類 BufferedReader 以及 FilterReader,還有 Writer 的子類 BufferedWriter、FilterWriter 以及 PrintWriter 等,它們都是抽象裝飾類。

下面代碼是為 FileReader 增加緩沖區(qū)而采用的裝飾類 BufferedReader 的例子:

BufferedReader in=new BufferedReader(new FileReader("filename.txt"));
String s=in.readLine();

裝飾模式的擴(kuò)展

裝飾模式所包含的 4 個角色不是任何時候都要存在的,在有些應(yīng)用環(huán)境下模式是可以簡化的,如以下兩種情況。

(1) 如果只有一個具體構(gòu)件而沒有抽象構(gòu)件時,可以讓抽象裝飾繼承具體構(gòu)件,其結(jié)構(gòu)圖如圖 4 所示。

只有一個具體構(gòu)件的裝飾模式
圖4 只有一個具體構(gòu)件的裝飾模式

(2) 如果只有一個具體裝飾時,可以將抽象裝飾和具體裝飾合并,其結(jié)構(gòu)圖如圖 5 所示。

只有一個具體裝飾的裝飾模式
圖5 只有一個具體裝飾的裝飾模式

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